沈阳桃仙国际机场2018年初雷天气特征分析

师鸿儒，王程昱



沈阳桃仙国际机场2018年初雷天气特征分析

师鸿儒，王程昱

（民航东北地区空中交通管理局气象中心，辽宁 沈阳 110043）

通过对沈阳桃仙国际机场2018-04-10初雷天气过程的大尺度环流背景和物理量场的客观分析，从水汽条件、层结稳定度、垂直运动、触发机制等方面对雷暴的发生过程进行了分析探讨。结果表明，该过程是冷锋型雷雨，高空槽前西南气流活跃，低层暖湿气流输送强烈，辐合作用强，垂直运动发展明显，并伴有低空和超低空急流，为雷雨的发生提供了条件。

初雷；物理量场；特征分析；航空安全

雷雨是影响航空安全的重要因素之一，初雷是雷雨季节来临的标志，仔细分析初雷形成的过程对于做好雷雨季节气象预报显得尤为重要。近年来，气象工作者对初雷天气的研究逐渐增多，取得了一定成果。柳贵均等通过NECP、雷达、卫星资料对北京首都国际机场暖切型初雷天气进行了分析；龙妍妍等对绵阳机场初雷天气的发生、发展机制进行了研究。本文通过对2018年桃仙机场初雷天气进行分析，探讨初雷物理量特征，为做好初雷预报提供参考。

1 初雷过程统计特征

根据《沈阳桃仙国际机场航空气候志》1990—2010年统计结果，最早的初雷日在2009-02-12，最晚的初雷日在1990-05-31，初雷日平均在每年的04-24.2018年初雷出现在04-24，与1990—2010年平均日数相比提前近14 d。由表1所示，2009—2018年近10年间，沈阳桃仙机场初雷天气多出现在4月份，比例为70%，2月、3月、5月各出现1次，比例为10%.从持续时间来看，持续1 h内的占50%，持续1～2 h的占40%，持续2 h以上的只有2018年1次。

2018年初雷天气特点是：雷雨发生在10：27—12：19和13：04—13：42两个时段，累计持续150 min。5 h段小阵雨、小雨，近7 h过程降水量2.6 mm。与历年初雷天气过程相比，持续时间较长，雷雨强度较强。

表1 近10年初雷出现日期和累积持续时间

年份日期累积持续时间/min年份日期累积持续时间/min 200902-1250201404-2434 201003-1215201504-1173 201104-3049201604-1860 201204-2480201704-17113 201305-1086201804-10150

2 资料与研究方法

本文运用美国NCEP再分析资料，重点对2018-04-09—2018-04-10的110～135°E、35～54°N区域雷雨发生、发展的物理机制进行了分析。

3 环流背景和物理量诊断分析

3.1 天气形势

有利的大尺度环流背景场是雷雨发生的必要条件。2018-04-09—2018-04-10贝加尔湖低压稳定东移发展，引导冷空气东移南下。500～850 hPa高空槽东移发展，2018-04-09T20：00，位于内蒙古东部，各高度层槽线呈垂直分布，有利于锋后冷空气入境，形成雷暴天气，且槽前暖平流明显，辽宁受西南气流控制。地面气旋中心位于通辽（112.2°E，43. 4°N）附近，冷锋呈东北-西南走向，桃仙机场位于气旋中心东南向。各高度层槽线移动缓慢，槽前暖平流增强，桃仙机场位于暖脊顶部，增温明显。槽前较强西南气流持续维持，西南风低空急流、超低空急流进一步增强，低空急流配合暖平流为雷暴的发生积累了大量的不稳定能量。2018-04-10T08：00的500 hPa温度和高度场图如图1所示。

图1 2018-04-10T08：00的500 hPa温度和高度场图

3.2 水汽条件特征

水汽条件是形成雷雨过程的重要条件之一，不仅为雷雨提供了能量，而且降水后自身的潜热释放也是对流系统发生、发展的动力。分析水汽通量分布（图略），中高层存在水汽辐散，低层存在明显的辐合，有利于水汽的输送。850 hPa东北地区中南部处于水汽通量高值区，桃仙机场位于大值区附近。露点温度分布图如图2所示，850 hPa桃仙机场位于湿舌内部，湿舌轴线与槽前西南气流配合较好，与地面锋区走向一致，有利于雷暴的发生。

图2 2018-04-10T08：00的850 hPa

风场、温度场、温度露点差（阴影）合成图

3.3 不稳定能量特征

对流有效位能（CAPE）可以很好地表征不稳定能量强度，尤其在拥有大量饱和湿空气的气层，在区分普通雷雨和雷雨大风等强对流天气上有很好的指示意义。2018-04-10T08：00，桃仙机场附近CAPE并不明显，2018-04-10T14：00，CAPE增加，桃仙机场位于中心值区域边缘（图略）。由此推断，在雷暴发生时，桃仙机场上空存在一定的对流有效位能。

3.4 垂直运动特征

分析各高度层垂直速度分布（图略），垂直运动走向与锋区走向一致，桃仙机场位于上升运动边缘或中心区域，为水汽爬升和对流增强提供了动力条件。垂直速度纬向剖面图如图3所示，系统东移过程中垂直速度不断增强，桃仙机场位于中低层垂直运动大值区边缘或中心。中高层移速较低层快，低层一直处于垂直运动中心区域，汇集能量，促使雷暴发生。2018-04-10T08：00的700～800 hPa和900 hPa存在垂直运动大值区，中心值大于－0.9 Pa/s。2018-04-10T14：00，800～900 hPa存在垂直运动大值区，中心值大于－0.5 Pa/s。

3.5 散度场特征

本次过程中高层散度正负值区的分布与系统槽脊相配合（图略），辐散区对应东移锋后高压，辐合区对应高空槽，且在东移过程中低层加深发展。散度垂直剖面图如图4所示，2018-04-10T08：00，桃仙机场上空低层至高层出现辐合-辐散-辐合-辐散配置。强幅合区位于700 hPa以下，中心值大于－4·10-5/s，位于925 hPa。低层辐合高层辐散，垂直方向散度场分布有利于对流系统的加深发展，积累不稳定能量。

图3 2018-04-10T08：00的沿41.6N垂直速度剖面图

图4 2018-04-10T08：00的沿41.6N散度剖面图

3.6 流场特征

由纬向风和经向风垂直剖面图所示，2018-04-10T02：00，800 hPa以下存在大于15 m/s偏南风低空急流，925 hPa存在偏南风超低空急流，中心值大于20 m/s。桃仙机场位于急流中心区域，有明显的南北风辐合。流场与最大风速区合成图如图5所示，35～52°N，113～127°E区域存在超低空急流，桃仙机场位于急流风速大值区附近，大于20 m/s。2018-04-10T08：00，700 hPa、850 hPa存在西南风低空急流，925 hPa存在偏南风超低空急流，桃仙机场位于急流左侧或附近。

图5 2018-04-10T02：00的925 hPa流场与最大风速区合成图 （等值线区域为≥12 m/s的急流区）

低空急流的长时间维持，持续输送暖湿平流至辽宁上空，位势不稳定层结增强，在急流最大风速中心的前方有明显的水汽辐合，有利于对流发展。低空急流左侧是辐合区，在上升运动的触发下，有利于对流发生。

4 结束语

此次初雷天气过程是典型的冷锋型雷雨，水汽条件、抬升机制均有利于雷暴的发生发展，但不稳定能量在初雷过程中表现不强。过程表明，初雷天气的预报在考虑大尺度环流背景的情况下，要参考各物理量的发展，尤其是低层的变化，比如湿度、散度、垂直速度、急流等。在空间剖面图上，雷暴发展旺盛的区域与空中较强的垂直上升运动区是一致的，尤其是在低层的运动。应关注风向、风速的变化，当风向有利于低层辐合的产生，且风速较大、持续时间较长，雷雨发生的可能性就比较大；应关注低空急流的发展与维持对雷暴的影响，低空急流、超低空急流充当了本次过程的触发机制。

［1］柳贵钧，王飞，付强，等.北京首都国际机场暖切初雷天气的特征分析［J］.气候与环境研究，2015，20（05）：571-580.

［2］龙妍妍，杜科，申辉，等.“2016-05-06”绵阳机场强初雷天气过程中尺度分析［J］.中国民航飞行学院学报，2017，28（06）：25-30.

［3］尹鑫，吴起辉.重庆机场20年初雷特征统计与分析［J］.高原山地气象研究，2012，32（03）：37-41.

［4］曹治强.2011-04-22北京初雷天气特征分析［C］//第28届中国气象学会年会——S3天气预报灾害天气研究与预报，2011.

2095－6835（2018）18－0078－03

P458

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.18.078

〔编辑：张思楠〕